【按键扫描】矩阵按键之多按键扫描

article/2025/1/17 5:54:32

前言

上一章我们介绍了经典矩阵键盘的实现方法，但是示例程序中仅实现了单按键检测功能。虽说单按键已经基本可以覆盖矩阵键盘的常见需求，但在一些特殊应用场合，我们仍然需要多按键识别操作，或者一些类似电脑组合按键的功能支持。

先从示例程序上进行改善，支持多按键检测。

多按键扫描示例程序

经典矩阵键盘是由行列线组成，行线与列线构成一个二维模型，从代码的角度看，类似二维数组。

使用二维数组的每一个值，记录矩阵键盘行列中对应按键的状态，按键按下记录为1，按键抬起记录为0，每次检测后保存当前矩阵状态。
前后两次检测，判断对应矩阵有没有变化，即可确认是否有按键状态更新, 也可以判断当前有哪些按键被按下。

实际使用时，由于按键状态只有 0/1 状态变化，使用 1bit 即可表示。
所以二维数据可简化为一维数组，列不超过8时，可使用 uint8_t 8位数据的每一位去代表每一列的按键状态。

// 检查每一行对应的列值
void check_cols_on_row(uint8_t row, uint8_t matrix[])
{uint8_t col;uint8_t col_shifter = 1;uint8_t row_value = 0;// 逐行选中set_gpio_low(matrix_rows[row]);for (col = 0; col < MATRIX_COL_MAX; col++, col_shifter <<= 1){// 逐位赋值//   GPIO 为高时，抬起状态，记录为0，//   GPIO 为低时，按下状态，记录为1row_value |= get_gpio(matrix_cols[col]) ? KEY_UNPRESSED : col_shifter;}matrix[row] = row_value;// 清除选中行set_gpio_height(matrix_rows[row]);
}// 矩阵键盘扫描
void matrix_scan(uint8_t matrix[])
{uint8_t row;memset(matrix, 0x0, sizeof(matrix));for (row = 0; row < MATRIX_ROW_MAX; row++){// 判断对应行中的列状态，确认按键状态check_cols_on_row(row, matrix);}
}

按键消抖，此处实现了一种简单的消抖方式"矩阵消抖"，第一次检测矩阵状态，延时10us，再次检测矩阵状态，如果矩阵前后两次状态相同，才认为是有效数据，否则认为是按键抖动。

消抖方式可自行实现，在时间和空间复杂度上进一步优化。

// 按键扫描
uint8_t key_scan()
{uint8_t changed = 0;uint8_t bounce = 0;// 扫描矩阵状态matrix_scan(scan_matrix);// 和上一次有效值比较，如果存在差异，初步检测状态变化changed = memcmp(scan_matrix, active_matrix, sizeof(scan_matrix)) != 0;if (changed){// 延时消抖delay_10us(1);// 再次扫描状态，如果矩阵状态相同，才认为状态更新matrix_scan(debounce_matrix);bounce = memcmp(scan_matrix, debounce_matrix, sizeof(scan_matrix)) != 0;if (!bounce){memcpy(active_matrix, scan_matrix, sizeof(scan_matrix));return MATRIX_CHANGED;}}return MATRIX_UNCHANGED;
}

矩阵检测后，需要根据按键的功能需求，确认对应的实现方式，DEMO 仅做打印处理。

// 处理键盘扫描结果
void key_process()
{static uint8_t matrix_prev[MATRIX_ROW_MAX];uint8_t row, col;uint8_t matrix_row;uint8_t matrix_change;uint8_t col_mask = 1;matrix_key_t key;for (row = 0; row < MATRIX_ROW_MAX; row++){matrix_row = matrix_get_row(row);// 当前行值与上次的行值进行比较，看是否有变化matrix_change = matrix_row ^ matrix_prev[row];if (matrix_change){for (col = 0; col < MATRIX_COL_MAX; col++, col_mask <<= 1){// 当有变化时，逐位判断，哪一列的值有变化if (matrix_change & col_mask){key.keymap = keymaps[row][col];key.row = row;key.col = col;// 确定按键是按下还是抬起状态if (matrix_row & col_mask)key.status = KEY_PRESSED;elsekey.status = KEY_UNPRESSED;matrix_print(active_matrix);matrix_key_print(&key);// 记录当前状态变化matrix_prev[row] ^= col_mask;}}}}return;
}